EP1661190B1 - Piezoaktor - Google Patents

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EP1661190B1
EP1661190B1 EP04764739.1A EP04764739A EP1661190B1 EP 1661190 B1 EP1661190 B1 EP 1661190B1 EP 04764739 A EP04764739 A EP 04764739A EP 1661190 B1 EP1661190 B1 EP 1661190B1
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EP
European Patent Office
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disc
piezo
backing
annular groove
piezoactuator
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EP04764739.1A
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EP1661190A1 (de
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Lutz Weber
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Thinxxs Microtechnology GmbH
Original Assignee
Thinxxs Microtechnology GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14298Structure of print heads with piezoelectric elements of disc type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive
    • F04B43/043Micropumps
    • F04B43/046Micropumps with piezoelectric drive
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047Membrane type

Definitions

  • the invention relates to piezoelectric actuators for miniaturized pumps, atomizers, valves or the like, according to the preamble of independent claims 1 and 2, with a piezo disk and a counter-disc coupled to the piezoelectric disk, which is fluid-tightly connected to a substrate in an edge region and under the piezoelectric disk Variation of the volume of a cavity formed between the anvil disk and the substrate can be arched, and the one between the connected edge region and the piezoelectric disk extending, during the buckling of the anvil disk a joint forming weak point in the form of an annular groove or a stepped recess, wherein the shoulder of the stepped recess , seen in plan view of the piezoelectric disk, extends laterally at a distance both to the connected edge region and to the piezoelectric disk.
  • a piezoelectric actuator according to the preamble of claim 1 is known JP 58098259 out.
  • a rectangular plate and a rectangular substrate connected to the plate serve as a common retainer disc and common substrate for a plurality of such piezoactuators.
  • a cross-sectionally U-shaped annular groove extending both adjacent to the substrate connected to the part of the plate and adjacent to the piezoelectric disk.
  • a piezoelectric actuator according to the preamble of claim 2 is known from DE 19546570 C1 out.
  • the step recess forming the weak point is formed by a central recess in the anvil disk, the piezo disk being inserted into the recess.
  • the edge of the central recess forms the stepped shoulder, which extends both at a distance to the piezoelectric disk and to the connected edge region, in which the counterholder disk is connected to the substrate.
  • the substrate e.g. a rotationally symmetrical pump body with a diameter between 5 and 25 mm and a thickness between 0.3 and 2 mm
  • the actuator then does not reach its full efficiency. Fluctuations in manufacturing dimensions and material properties have a considerable influence on the extent of the efficiency reductions, so that close tolerance deviations must be observed with regard to the most constant possible performance data. Accordingly, the manufacturing process is unstable.
  • the present invention has for its object to provide a new piezoelectric actuator of the type mentioned above, which can be produced over the prior art with increased manufacturing reliability with less effort.
  • a solving this problem piezoelectric actuator according to the preamble of claim 1 is characterized in that the annular groove, seen in plan view of the piezoelectric disk, extends laterally at a distance both to the connected edge region and to the piezoelectric disk.
  • a second solution according to the preamble of claim 2 is characterized in that the stepped recess is an annular stepped recess at the edge of the retaining disc.
  • the actuator Regardless of dimensional fluctuations and changed material properties, the actuator reaches its full efficiency.
  • such an adapter disc can be produced in one piece as a plastic injection-molded part.
  • the weak point is formed both by an annular groove and by a stepped recess.
  • the annular groove or stepped recess may be formed on a side facing away from the substrate or facing the counterholder disc. Conceivable are also annular grooves or stepped recesses on both sides of the mating disc, wherein the respective annular grooves or stepped recesses face each other.
  • the annular groove has a single lowest-lying foot line and is preferably formed in cross-section U- or V-shaped.
  • the position of the joint formed by the weak point is precisely, namely determined by the foot line. Fluctuations in manufacturing dimensions and material properties have only a minor influence on the buckling behavior.
  • the anvil disk is glued or welded to the substrate.
  • the remaining material thickness at the weak point is about 10 to 30% of the thickness of the retaining plate.
  • the anvil disk has an opening, which may be open towards the annular groove and / or step recess, for the supply of a connecting conductor to an electrode of the piezo disk facing the counterholder disk.
  • an electrode on a side facing away from the holding plate of the piezoelectric disk having an edge recess into which an electrically connected to one of the electrode electrode contact layer extends.
  • contacting of the electrodes of the piezoelectric disk is advantageously possible exclusively from the side facing away from the counterholder disk.
  • the micropump shown has a ceramic piezoelectric disk 1, a counterholder disk 2, which is coupled to the piezoelectric disk and projects beyond the edge of the piezoelectric disk, and a pump body 3 connected to the counterholder disk.
  • the pump body coincides in diameter with the retaining disc.
  • a pumping cavity 4 is formed between the anvil disk and the pump body.
  • the parts mentioned are rotationally symmetrical, but may also differ from such a shape.
  • micropump such as valves, channels and electrodes of the piezo disc
  • the piezoelectric disk consists in the embodiment shown of a ceramic material.
  • the counterholder disk and the pump body are one-piece injection-molded parts made of plastic, the diameter of which is about 10 mm in the exemplary embodiment shown.
  • the thickness of the retaining disc is 0.7 mm.
  • the piezoelectric disk is adhesively bonded to the counterholder disk 2 over its entire side facing the counterholder disk, for which purpose e.g. an electrically conductive, an electrode of the piezo disc-forming adhesive used and the adhesive layer could be led out to form a Kunststofftechniksfahne from the adhesive gap.
  • An adhesive bond further exists between an annular edge region 18 of the retaining disc and an annular projection 5 of the pump body, whose height corresponds to the depth of the pump cavity.
  • annular groove 6 is formed between the piezoelectric disk 1 and the inner edge of the annular projection 5 or edge region 18 in the anvil disk whose cross-section has a V-shape and their lowest-lying foot line 7 approximately in the middle between the edge of Piezo disk and said inner edge runs.
  • the annular groove 6 Through the annular groove 6, the anvil disk along the glued edge region 18 is weakened such that a joint is formed, which prevents transmission of the curvature of the anvil disk on the edge region and the adhesive bond to the pump body.
  • the position of this joint is exactly defined by the foot line 7.
  • a co-curvature of the pump body 3 would result in the volume change of the pumping cavity 4 associated with the curvature of the counterholder disk 2 being partially removed and the desired pumping action not being achieved.
  • annular groove 6a formed whose cross-section is not V- but U-shaped, also in this Case, the annular groove on a single lowest foot line 7a, which determines exactly the position of the joint formed by the annular groove 6a.
  • Fig. 3 are formed in a counter-disc 2b two annular grooves 6b and 6b 'with a V-profile, the foot lines 7b and 7b', in the top view of the pump, aligned with each other. Both annular grooves are equally deep. Between the foot lines remains about 25% of the material thickness of the retaining disc. Advantageously, the remaining material area penetrates a neutral bending line 8 of the retaining disc. Tensile and compressive loads in this area are minimized.
  • a counterholder disc 2c has a stepped recess 9 instead of an annular groove 6, the width of an annular shoulder 10 formed by the stepped recess 9 being slightly greater than the width of an annular projection 5c connected to the counterholder disc 2c.
  • micropump which largely the micropump of Fig. 1 corresponds, has a piezoelectric disk 1 d with electrodes 11 and 12, which are formed by metal layers on the piezoceramic. While the electrode 12 occupies the entire, the counterholder disc 2d Gegeiilialtewaheilse facing surface of the piezoelectric disk, an edge recess 13 is formed in the electrode 11 on the upper side of the piezoelectric disk into which a contact layer 14 connected to the electrode 12 and embracing the piezoelectric disk at the edge protrudes.
  • connection conductors 15 and 16 for the electrodes 11 and 12 exclusively on the side of the piezo disk remote from the counterholder disk, unimpaired by an annular groove 6d.
  • Fig. 6 are attached to a piezoelectric disc 1 e electrodes 11 e and 12 e, each extending over the entire disc surface.
  • a recess 17 communicating with an annular groove 6e enables the connection of a connection conductor 15e to the electrode 12e.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft Piezoaktoren für miniaturisierte Pumpen, Zerstäuber, Ventile oder dergleichen, gemäß Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 2, mit einer Piezoscheibe und einer an die Piezoscheibe gekoppelten Gegenhalterscheibe, die in einem Randbereich fluiddicht mit einem Substrat verbunden ist und sich durch die Piezoscheibe unter Änderung des Volumens einer zwischen der Gegenhalterscheibe und dem Substrat gebildeten Kavität wölben lässt, und die eine zwischen dem verbundenen Randbereich und der Piezoscheibe verlaufende, beim Wölben der Gegenhalterscheibe ein Gelenk bildende Schwachstelle in Form einer Ringnut bzw. einer Stufenausnehmung aufweist, wobei der Absatz der Stufenausnehmung, in Draufsicht auf die Piezoscheibe gesehen, seitlich im Abstand sowohl zu dem verbundenen Randbereich als auch zu der Piezoscheibe verläuft.
  • Ein Piezoaktor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus JP 58098259 hervor. Eine rechteckige Platte und ein rechteckiges, mit der Platte verbundenes Substrat dienen als gemeinsame Gegenhalterscheibe und gemeinsames Substrat für mehrere solcher Piezoaktoren. In einer zur Plattenebene parallelen Projektionsebene verläuft jeweils eine im Querschnitt U-förmige Ringnut sowohl angrenzend an den mit dem Substrat verbundenen Teil der Platte als auch angrenzend an die Piezoscheibe. Durch die Gelenke bildende Ringnut wird die Wölbung der Gegenhalterscheibe erleichtert und die an die Piezoscheibe zu legende Signalspannung lässt sich reduzieren.
  • Ein Piezoaktor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 2 geht aus der DE 19546570 C1 hervor. Die die Schwachstelle bildende Stufenausnehmung ist durch eine zentrale Vertiefung in der Gegenhalterscheibe gebildet, wobei die Piezoscheibe in die Vertiefung eingesetzt ist. Der Rand der zentralen Vertiefung bildet den Stufenabsatz, welcher sowohl im Abstand zu der Piezoscheibe als auch zu dem verbundenen Randbereich, in welchem die Gegenhalterscheibe mit dem Substrat verbunden ist, verläuft.
  • Je nach den Abmessungen des Substrats, z.B. eines rotationssymmetrischen Pumpenkörpers mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25 mm und einer Dicke zwischen 0,3 und 2 mm, kann es bei der Wölbung der Gegenhalterscheibe zu einer Mitverformung des Substrats kommen, welche einer gewünschten Änderung des Volumens der Kavität entgegenwirkt. Der Aktor erreicht dann nicht seinen vollen Wirkungsgrad. Auf das Ausmaß der Wirkungsgradminderungen haben Schwankungen von Fertigungsmaßen und Materialeigenschaften erheblichen Einfluss, so dass im Hinblick auf möglichst konstante Leistungsdaten enge Toleranzabweichungen eingehalten werden müssen. Entsprechend instabil ist der Fertigungsprozess.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Piezoaktor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der sich gegenüber dem Stand der Technik bei erhöhter Fertigungssicherheit mit geringerem Aufwand herstellen lässt.
  • Ein diese Aufgabe lösender Piezoaktor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut, in Draufsicht auf die Piezoscheibe gesehen, seitlich im Abstand sowohl zu dem verbundenen Randbereich als auch zu der Piezoscheibe verläuft.
  • Eine zweite Lösung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenausnehmung eine ringförmige Stufenausnehmung am Rand der Gegenhalterscheibe ist.
  • Unabhängig von Maßschwankungen und geänderten Materialeigenschaften erreicht der Aktor seinen vollen Wirkungsgrad.
  • Vorteilhaft lässt sich eine solche Gegenhalterscheibe einstückig als Kunststoffspritzteil herstellen.
  • In einer Ausführungsform ist die Schwachstelle sowohl durch eine Ringnut als auch durch eine Stufenausnehmung gebildet.
  • Die Ringnut oder Stufenausnehmung kann auf einer dem Substrat abgewandten oder zugewandten Seite der Gegenhalterscheibe gebildet sein. Denkbar sind auch Ringnuten oder Stufenausnehmungen auf beiden Seiten der Gegenhalterscheibe, wobei die betreffenden Ringnuten bzw. Stufenausnehmungen einander gegenüberliegen.
  • Vorzugsweise weist die Ringnut eine einzige tiefstgelegene Fußlinie auf und ist vorzugsweise im Querschnitt U- oder V-förmig ausgebildet. Durch eine solche Querschnittsform ist die Lage des durch die Schwachstelle gebildeten Gelenks genau, nämlich durch die Fußlinie, festgelegt. Schwankungen von Fertigungsmaß- und Materialeigenschaften haben auf das Wölbungsverhalten dann nur noch geringen Einfluss.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gegenhalterscheibe mit dem Substrat verklebt oder verschweißt.
  • Vorzugsweise beträgt die verbleibende Materialdicke an der Schwachstelle etwa 10 bis 30% der Dicke der Gegenhalterscheibe.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Gegenhalterscheibe eine, ggf. zu der Ringnut oder/und Stufenausnehmung hin offene, Ausnehmung für die Zuführung eines Anschlussleiters an eine der Gegenhalterscheibe zugewandte Elektrode der Piezoscheibe auf.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Elektrode auf einer der Gegenhalterscheibe abgewandten Seite der Piezoscheibe eine Randaussparung aufweisen, in welche eine elektrisch mit einer der Elektrode gegenüberliegenden Elektrode verbundene Kontaktschicht hineinreicht. Vorteilhaft sind in diesem Fall Kontaktierungen der Elektroden der Piezoscheibe ausschließlich von der der Gegenhalterscheibe abgewandten Seite her möglich.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
  • Fig. 1
    wesentliche Teile einer Mikropumpe mit einem Aktor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung,
    Fig. 2 bis 4
    Teildarstellungen einer Mikropumpe mit Aktoren gemäß weiteren Ausführungsbeispielen für die vorliegende Erfindung,
    Fig. 5
    ein erstes Ausführungsbeispiel für die Kontaktierung der Piezoscheibe eines Aktors nach der Erfindung, und
    Fig. 6
    ein zweites Ausführungsbeispiel für die Kontaktierung der Piezoscheibe in einem Aktor nach der Erfindung.
  • Eine in Fig. 1 gezeigte Mikropumpe weist eine keramische Piezoscheibe 1, eine an die Piezoscheibe gekoppelte, über den Rand der Piezoscheibe hinaus vorstehende Gegenhalterscheibe 2 und einen mit der Gegenhalterscheibe verbundenen Pumpenkörper 3 auf. Der Pumpenkörper stimmt im Durchmesser mit der Gegenhalterscheibe überein. Zwischen der Gegenhalterscheibe und dem Pumpenkörper ist eine Pumpkavität 4 gebildet. Die genannten Teile sind rotationssymmetrisch, können aber von einer solchen Form auch abweichen.
  • Einzelheiten der Mikropumpe, wie Ventile, Kanäle und Elektroden der Piezoscheibe, sind in Fig. 1 nicht gezeigt.
  • Die Piezoscheibe besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Keramikmaterial. Bei der Gegenhalterscheibe und dem Pumpenkörper handelt es sich um einstückige Spritzgussteile aus Kunststoff, deren Durchmesser in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 10 mm beträgt. Die Dicke der Gegenhalterscheibe liegt bei 0,7 mm.
  • Die Piezoscheibe ist über ihre gesamte, der Gegenhalterscheibe zugewandte Seite mit der Gegenhalterscheibe 2 verklebt, wozu z.B. ein elektrisch leitender, eine Elektrode der Piezoscheibe bildender Kleber verwendet und die Kleberschicht zur Bildung einer Kontaktierungsfahne aus dem Klebespalt herausgeführt werden könnte. Eine Klebverbindung besteht ferner zwischen einem ringförmigen Randbereich 18 der Gegenhalterscheibe und einem Ringvorsprung 5 des Pumpenkörpers, dessen Höhe der Tiefe der Pumpkavität entspricht.
  • In der Draufsicht auf die Mikropumpe gesehen ist zwischen der Piezoscheibe 1 und dem Innenrand des Ringvorsprungs 5 bzw. Randbereichs 18 in der Gegenhalterscheibe eine Ringnut 6 gebildet, deren Querschnitt eine V-Form aufweist und deren tiefstgelegene Fußlinie 7 etwa in der Mitte zwischen dem Rand der Piezoscheibe und dem genannten Innenrand verläuft.
  • Liegt an der Piezoscheibe 1 keine Spannung, so hat sie die in Fig. 1 gezeigte ebene Form. Bei Anlegen einer positiven Spannung zieht sie sich zusammen, wodurch sie sich gemeinsam mit der Gegenhalterscheibe 2 in der Art eines Bimetallelements krümmt. Dabei wölbt sich die rundum mit dem Pumpenkörper 3 verbundene Gegenhalterscheibe in die Pumpkavität 4 hinein und verringert deren Volumen. Durch periodisches Anlegen einer Spannung an die Piezoscheibe lässt sich eine Pumpwirkung erzielen.
  • Durch die Ringnut 6 ist die Gegenhalterscheibe entlang dem verklebten Randbereich 18 derart geschwächt, dass ein Gelenk gebildet ist, welches eine Übertragung der Wölbung der Gegenhalterscheibe auf deren Randbereich und über die Klebverbindung auf den Pumpenkörper verhindert. Die Lage dieses Gelenks ist durch die Fußlinie 7 exakt festgelegt. Eine Mitwölbung des Pumpenkörpers 3 würde zur Folge haben, dass die mit der Wölbung der Gegenhalterscheibe 2 verbundene Volumenänderung der Pumpkavität 4 teilweise aufgehoben und die gewünschte Pumpwirkung nicht erreicht würde.
  • In den nachfolgenden Figuren sind einige gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet, wobei der betreffenden Bezugszahl der Buchstabe a, b usw. beigefügt ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist in einer Gegenhalterscheibe 2a eine Ringnut 6a gebildet, deren Querschnitt nicht V- sondern U-förmig ist, Auch in diesem Fall weist die Ringnut eine einzige tiefstgelegene Fußlinie 7a auf, welche exakt die Lage des durch die Ringnut 6a gebildeten Gelenks bestimmt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind in einer Gegenhalterscheibe 2b zwei Ringnuten 6b und 6b' mit einem V-Profil gebildet, deren Fußlinien 7b und 7b', in der Draufsicht auf die Pumpe gesehen, zueinander ausgerichtet sind. Beide Ringnuten sind gleich tief. Zwischen den Fußlinien verbleibt etwa 25% der Materialdicke der Gegenhalterscheibe. Vorteilhaft durchstößt den verbleibenden Materialbereich eine neutrale Biegelinie 8 der Gegenhalterscheibe. Zug- und Druckbelastungen dieses Bereichs sind minimiert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 weist eine Gegenhalterscheibe 2c anstelle einer Ringnut 6 eine Stufenausnehmung 9 auf, wobei die Breite einer durch die Stufenausnehmung 9 gebildeten Ringschulter 10 etwas größer als die Breite eines mit der Gegenhalterscheibe 2c verbundenen Ringvorsprungs 5c ist.
  • Die in Fig. 5 gezeigte Mikropumpe, welche weitgehend der Mikropumpe von Fig. 1 entspricht, weist eine Piezoscheibe 1 d mit Elektroden 11 und 12 auf, welche durch Metallschichten auf der Piezokeramik gebildet sind. Während die Elektrode 12 die gesamte, der Gegenhalterscheibe 2d Gegeiilialtewaheilse zugewandte Fläche der Piezoscheibe einnimmt, ist in der Elektrode 11 auf der Oberseite der Piezoscheibe eine Randaussparung 13 gebildet, in die eine mit der Elektrode 12 verbundene, die Piezoscheibe am Rand umgreifende Kontaktschicht 14 hineinragt. Somit besteht die Möglichkeit, Anschlussleiter 15 und 16 für die Elektroden 11 und 12 ausschließlich auf der der Gegenhalterscheibe abgewandten Seite der Piezoscheibe, unbeeinträchtigt durch eine Ringnut 6d, anzubringen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 sind an einer Piezoscheibe 1 e Elektroden 11 e und 12e angebracht, die sich jeweils über die gesamte Scheibenfläche erstrecken. Eine mit einer Ringnut 6e in Verbindung stehende Ausnehmung 17 ermöglicht den Anschluss eines Anschlussleiters 15e an der Elektrode 12e.

Claims (10)

  1. Piezoaktor für miniaturisierte Pumpen, Zerstäuber, Ventile oder dergleichen, mit einer Piezoscheibe (1;1a;1b;1d;1e) und einer an die Piezoscheibe (1;1a;1b;1d;1e) gekoppelten Gegenhalterscheibe (2;2a;2b;2d;2e), die in einem Randbereich (18) fluiddicht mit einem Substrat verbunden ist und sich durch die Piezoscheibe (1;1a;1b;1d;1e) unter Änderung des Volumens einer zwischen der Gegenhalterscheibe (2;2a;2b;2d;2e) und dem Substrat gebildeten Kavität wölben lässt, und die eine zwischen dem verbundenen Randbereich (18) und der Piezoscheibe (1;1a;1b;1d;1e) verlaufende, beim Wölben der Gegenhalterscheibe (2;2a;2b;2d;2e) ein Gelenk bildende Schwachstelle in Form einer Ringnut (6;6a;6b,6b';6d;6e) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ringnut (6;6a;6b,6b';6d;6e), in Draufsicht auf die Piezoscheibe (1;1a;1b;1d;1e) gesehen, seitlich im Abstand sowohl zu dem verbundenen Randbereich (18) als auch zu der Piezoscheibe (1;1a;1b;1d;1e) verläuft.
  2. Piezoaktor für miniaturisierte Pumpen, Zerstäuber, Ventile oder dergleichen, mit einer Piezoscheibe (1c) und einer an die Piezoscheibe (1c) gekoppelten Gegenhalterscheibe (2c), die in einem Randbereich (18) fluiddicht mit einem Substrat verbunden ist und sich durch die Piezoscheibe (1c) unter Änderung des Volumens einer zwischen der Gegenhalterscheibe (2c) und dem Substrat gebildeten Kavität wölben lässt, und die eine zwischen dem verbundenen Randbereich (18) und der Piezoscheibe (1c) verlaufende, beim Wölben der Gegenhalterscheibe (2c) ein Gelenk bildende Schwachstelle in Form einer Stufenausnehmung (9) aufweist, wobei der Absatz der Stufenausnehmung (9), in Draufsicht auf die Piezoscheibe (1c) gesehen, seitlich im Abstand sowohl zu dem verbundenen Randbereich (18) als auch zu der Piezoscheibe (1c) verläuft,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Stufenausnehmung (9) eine ringförmige Stufenausnehmung am Rand der Gegenhalterscheibe (2c) ist.
  3. Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schwachstelle sowohl durch eine Ringnut (6;6a;6b,6b';6d;6e) als auch einedurch eine Stufenausnehmung (9) gebildet ist.
  4. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ringnut (6;6a;6d;6e) oder/und Stufenausnehmung (9) auf einer dem Substrat zugewandten oder abgewandten Seite der Gegenhalterscheibe (2;2a;2c;2d;2e) gebildet ist/sind oder dass auf beiden Seiten der Gegenhalterscheibe (2b) einander gegenüberliegende Ringnuten (6b,6b') oder/und Stufenausnehmungen (9) vorgesehen sind.
  5. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ringnut (6;6a;6b,6b';6d;6e) eine einzige tiefstgelegene Fußlinie (7;7a;7b,7b';7d;7e) aufweist und vorzugsweise im Querschnitt V- oder U-förmig ausgebildet ist.
  6. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die an der Schwachstelle verbleibende Materialdicke 10 bis 30% der Dicke der Gegenhalterscheibe (2;2a;2b;2c;2d;2e) beträgt.
  7. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gegenhalterscheibe (2e) eine, ggf. zu der Ringnut (6e) oder/und Stufenausnehmung (9) hin offene, Ausnehmung (17) für die Zuführung eines Anschlussleiters (15e) zu einer der Gegenhalterscheibe (2e) zugewandten Elektrode (12e) der Piezoscheibe (1e) aufweist.
  8. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Elektrode (11) auf einer der Gegenhalterscheibe (2d) abgewandten Seite der Piezoscheibe ( 1 d) eine Randaussparung (13) aufweist, in welche eine mit einer der Gegenhalterscheibe (2d) zugewandten Elektrode (12) verbundene Kontaktschicht (14) hineingeführt ist.
  9. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Piezoscheibe (1d;1e) mit der Gegenhalterscheibe (2d;2e) über einen leitfähigen, eine Elektrode (12;12e) bildenden Kleber verbunden und ggf. eine Kleberschicht zur Bildung einer Kontaktierungsfahne aus einem Klebespalt herausgeführt ist.
  10. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gegenhalterscheibe (2;2a;2b;2c;2d;2e) ein einstückig im Spritzgießverfahren hergestelltes Kunststoffteil ist.
EP04764739.1A 2003-09-04 2004-09-02 Piezoaktor Not-in-force EP1661190B1 (de)

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DE20313727U DE20313727U1 (de) 2003-09-04 2003-09-04 Piezoaktor
PCT/EP2004/009780 WO2005024967A1 (de) 2003-09-04 2004-09-02 Piezoaktor

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EP1661190A1 EP1661190A1 (de) 2006-05-31
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